Ideen zum lückenlosen Anbringen / Verbinden / Stapeln einer Leiterplatte auf einer anderen

Welche Methoden könnten zum Anbringen/Stapeln einer Leiterplatte unmittelbar auf einer anderen Leiterplatte unter den folgenden Bedingungen praktikabel sein:

  • Null Abstand/Lücke zwischen den beiden PCBs
  • Es werden elektrische Kontakte benötigt, nicht nur eine physische Befestigung
  • Nehmen Sie an, dass die obere Leiterplatte etwa ein Drittel der Größe der unteren Leiterplatte hat

Ich befinde mich in der frühen Entwurfsphase eines Projekts und versuche, zuerst die Optionen zu überblicken, daher bin ich offen für Empfehlungen von Standardmethoden sowie für kreative Ideen.

Hinweis: Ich bin bereits mit Kantenkastellationen (AKA "Half Vias") vertraut, daher wären andere Vorschläge von Interesse.

Ist es beispielsweise möglich, es so zu gestalten, dass die obere Leiterplatte nur unten Pad-Kontakte hat (QFN/QFP-Stil), die irgendwie auf Pads auf der unteren Leiterplatte gelötet werden können?

BEARBEITEN: Um die Frage von @Andrew zu beantworten:

Mein Zweck, die beiden Platinen so zu stapeln, besteht darin, dass die obere Leiterplatte über die Varianten meines Geräts hinweg variabel ist (tatsächlich nicht nur in Bezug auf den Inhalt der oberen Leiterplatte variabel, sondern auch in Größe und Anzahl der Kontakte), daher das Ziel mit einer konstanten Basisplatine mit Pads, auf der ich eine variable Top-Platine befestigen kann.

Ich muss fragen: Warum? Angenommen, Sie müssen auf der Hauptplatine Platz für die Tochterkarte haben ... obwohl dies technisch möglich ist, bin ich aus Sicht der Herstellung / Montage besorgt, insbesondere wegen Ihres Kommentars "irgendwie löten".
@Andrew: Antwort auf deine obige Frage hinzugefügt. Und was ist die Sorge aus Sicht der Versammlung? Sehr wahrscheinlich ist dies kein ungewöhnliches Setup (?)
Ich würde sagen, dass dies ein sehr ungewöhnlicher Ansatz ist. Normalerweise verwenden die Leute Konnektoren oder Kastellierungen, wie Sie sagen. Sie könnten das tun, wovon Sie sprechen, wie ein QFN. Ein echtes QFN ist im Grunde nur eine winzige Leiterplatte mit einem Die oben und Pads unten. Eine Hauptschwierigkeit bei etwas dieser Größe wird die Koplanarität sein. Ihre Platinen müssen sehr flach sein, um leicht zusammengebaut werden zu können, und ich versichere Ihnen, dass sie standardmäßig nicht flach genug sind ;) IPC-Klasse 2 lässt eine gewisse Biegung / Verdrehung der Platine zu, und während des Reflow werden sie sich biegen und verdrehen Gut. Je größer sie sind, desto schwieriger wird es, sie zusammenzubauen.

Antworten (5)

Dies ist keine direkte Antwort auf Ihre Frage, aber ich denke, sie ist ziemlich relevant.

Vor ein paar Jahren haben wir das gleiche gemacht. Wir haben kleine Tochterplatinen hergestellt, die Randkronen verwendet haben, um sie auf die Mutterplatine zu löten.

EtherCAT-SPI-Modul

Die Schwierigkeit bestand darin, dass wir Komponenten auf der Unterseite der Leiterplatte hatten. Dies waren die lebenswichtigen Entkopplungskondensatoren, die der Chip benötigte.

Das Motherboard hatte also sehr große Durchkontaktierungen, um diese Komponenten aufzunehmen.

EtherCAT-Motherboard

Sie können mehrere große runde Löcher in der Platine sehen. Durch die Löcher sieht man die Kondensatoren auf der Rückseite der Tochterplatinen. Da die Löcher nur große Durchkontaktierungen sind, werden sie am Ende durchkontaktiert (unser Lieferant bietet keine unplattierten Löcher an), also müssen Sie darauf achten, dass die Plattierung keine Pads auf der Tochterplatine kurzschließt.

Ein paar Gedanken zur Verwendung von Pads unter der Platine. Ich nehme an, Sie meinen so etwas wie dieses Telit HE910-Modul:

Telit HE910 Telit HE910 Gelötet

Welches Reflow-Löten direkt auf eine Leiterplatte. Beachten Sie, dass auf dem Bild der Abstand zwischen dem Modul und der Hauptplatine nicht Null ist, aber sicherlich weniger als 1 mm. Offensichtlich funktioniert diese Technik. Unabhängig davon, welche Komponenten sich im Modul befinden, macht es nichts aus, einem zusätzlichen Reflow-Prozess unterzogen zu werden. Dies liegt daran, dass Komponenten normalerweise mindestens zwei Reflows (einmal für jede Seite der Platine) überstehen können. Da diese Module nur Komponenten auf einer Seite der Leiterplatte haben, haben sie mit ziemlicher Sicherheit nur einen Reflow erlebt.

Anstelle von Reflow könnten Sie versucht sein, eine Heizplatte zu verwenden, um ein solches Modul zu löten. Dies würde es Ihnen ermöglichen, das Modul zu verlöten, ohne dass die Komponenten im Inneren des Moduls zu heiß werden. Allerdings würde ich von dieser Methode abraten. In dem Moment, in dem sich das Lot verfestigt, wird die Mutterleiterplatte viel heißer als die Tochterleiterplatte. Wenn die Mutter abkühlt und schrumpft, erzeugt sie Scherkräfte in den Lötverbindungen und kann sich verziehen.

Eine mögliche Lösung hierfür ist, dass er die rohen Leiterplatten zuerst zusammenlöten und dann die Leiterplatten bestücken und aufschmelzen könnte. Es trägt nicht viel zum schnellen Mischen und Anpassen bei, aber es würde helfen, Komponenten nicht einen zweiten Reflow-Zyklus überstehen zu müssen.
Ich finde es gut, dass Sie riesige Löcher in die Hauptplatine gebohrt haben, um die Entkopplungskappen aufzunehmen, das ist ziemlich großartig.
@Rocketmagnet: In Bezug auf die Idee der Kastellationen, die am praktischsten / flexibelsten zu sein scheint ... Nehmen Sie etwa 10 Kontakte zwischen einer Leiterplatte und der anderen an. Was sind Ihre Kommentare zu Ihren Erfahrungen mit der Montage und der mechanischen Haltbarkeit - dh, haben Sie ein Risiko einer Instabilität des Vibrationsgehäuses festgestellt, wie in Andrews Antwort angegeben? Vielleicht könnten Sie auch eine POST-Löt-Nahaufnahme der zinnenbewehrten Leiterplattenbefestigung hinzufügen, falls Sie eine haben.
Nun, wir haben Kronen auf die schlechte Art und Weise gemacht (benutzen Sie Durchkontaktierungen auf dem Umriss der Platine). Das Problem ist, dass beim Verlegen der Platine die Plattierung von den Durchkontaktierungen reißt. Sie waren sehr unzuverlässig. Ein Albtraum. Es ist am besten, Ihren Leiterplattenhersteller dazu zu bringen, sie für Sie richtig herzustellen. Wenn dies nicht möglich ist, erweitern Sie den Platinenumriss so, dass die Durchkontaktierungen intakt bleiben, und verwenden Sie dann einen Bandschleifer, um die Hälfte der Durchkontaktierungen wegzuschleifen. Das reduziert den Stress für sie.
Sie sind wahrscheinlich immer noch anfällig für Dinge wie thermische und mechanische Belastungen. Sie könnten Folgendes in Betracht ziehen: 1) Verstärken Sie das Kupfer um die Kastellation herum mit ein paar kleinen Durchkontaktierungen. Dies hilft, das Kupfer zu nieten. 2) haben Sie alle Zinnen entlang einer Kante und verwenden Sie etwas flexiblen Kleber entlang der anderen Kante. Dies sollte die Lötstellen mechanisch etwas entlasten. Allerdings sollte ich sagen, dass ich keine Langzeiterfahrung mit ordentlichen Zinnen in irgendeiner rauen Umgebung habe. Vielleicht hat jemand anderes?
Würden Sie mir bitte die Herstellernummer dieser roten Platine-zu-Platine-Buchse auf Ihrer Leiterplatte mitteilen?
@Sener - Dies sind IDC-Kabel-zu-Platine-Steckverbinder namens Micro-Match von TE-Connectivity.
Ich habe diese als Board-to-Board- Verbindung in einem der Datalogic-Produkte gesehen. Aber bei so flachen Stiftlöchern macht der Wire-to-Board-Weg mehr Sinn. Vielen Dank für Ihre Antwort.

Vielleicht nicht genau das, was Sie fragen, aber ich schlage vor, Sie suchen bei PiCrust nach Ideen. Sie verwenden Steckverbinder von Hirose , um ein kompaktes gestapeltes Design auf der Platine des Raspberry Pi zu erreichen.

Wenn die Platine ohne Löten austauschbar sein soll, klingt das nach einer ziemlich einfachen Lösung des Problems.

Bild des PiCrust-Boards

Nach meiner (zugegebenermaßen geringen Erfahrung) werden Tochterkarten normalerweise auf Header-Anschlüssen montiert und nicht direkt gelötet.

Als Antwort auf eine Frage zum PCB-Steckverbinder mit sehr geringer Stapelhöhe schlug @trygvis diesen Molex-Steckverbinder vor

Vielleicht nützt das?

Das Problem beim Face-to-Face-Löten, wie Sie es beschreiben, besteht darin, dass dies ein manueller Prozess sein muss (nicht Pick-and-Place mit Reflow), es sei denn, Sie möchten Ihre Leiterplatten reflowen. Außerdem müssen Sie sich der mechanischen Befestigung sicher sein - ein paar Lötfahnen reichen wahrscheinlich nicht aus - Sie müssen mechanisch befestigt werden, da sonst die Gefahr eines Vibrationsbruchs besteht.

Zwei grundsätzliche Dinge fallen mir ein:

1) Was Sie beschreiben, könnte verwendet werden, um ein Gehäuse vom Typ Lötperlen (BGA) zu beschreiben, das ein FR-4-Substrat verwendet. Dies ist keine ungewöhnliche Verpackungsoption.

2) Früher gab es eine Art Klebeband, das vorzugsweise die elektrische Verbindung durch die Dicke des Klebebands verbessern und gleichzeitig die seitliche Leitung minimieren würde. Früher war ich bei 3M erhältlich, aber ich habe es seit Jahren nicht mehr gesehen. Und seine Leitfähigkeit war wahrscheinlich nicht ausreichend für Ihre Verwendung, wenn Sie Hunderte von mA transportieren müssen. Das könnte Ihnen die ein oder andere Idee geben.

Zu Nr. 2: Sie denken an 3M Z-Achsen-Band. Es leitet nur vertikal zwischen Platinen, nicht horizontal zwischen Pads.

Sie könnten eine Kombination aus SMT-Buchse und Durchgangslochstiftleiste verwenden, zum Beispiel: 2,54-
mm-DIL-SMT-Buchse BG120
2,54- mm-DIL -Durchgangslochstiftleiste BG040

Sie können einreihig wählen, GCT bietet bei Bedarf auch feinere Teilungen an, andere Optionen hier .

-Montieren Sie die SMT-Buchse auf der oberen Platine.

- Stecken Sie eine Durchgangsloch-Stiftleiste (von oben) ganz durch beide Leiterplatten. Offensichtlich sollten die passenden Stiftleistenstifte lang genug sein, um durch die SMT-Buchse und beide Leiterplatten zu passen, und Ihnen genügend Platz zum Handlöten lassen.

- Handlöten Sie die freiliegenden Kopfstifte auf der Unterseite der unteren Platine.

Siehe beigefügte Skizze (entschuldigen Sie meine schreckliche Zeichnung) Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein, ich bin mir nicht sicher, ob das für Sie funktioniert, nur eine Idee!

Hinweis: GCT-Standardprodukte sind über Newark erhältlich, alle nicht standardmäßigen Stiftlängen haben ein höheres MOQ (mindestens 1.000 Stück).

Ideen zum lückenlosen Anbringen / Verbinden / Stapeln einer Leiterplatte auf einer anderen
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v